JP2006513317A

JP2006513317A - 切削インサートを作製するためにクロスホール成形を行う方法および装置

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Publication number: JP2006513317A
Application number: JP2004550089A
Authority: JP
Inventors: グバニッチ、リチャード、ジェイ．; ディンコ、エドワード、エム．
Original assignee: Kennametal Inc
Current assignee: Kennametal Inc
Priority date: 2002-11-04
Filing date: 2003-10-23
Publication date: 2006-04-20
Also published as: WO2004041463A3; DE60330793D1; EP2127785A3; WO2004041463A2; BR0315993A; CN1708371A; KR20050055794A; US6986866B2; EP2127785A2; US20040086415A1; CA2503367A1; ATE453476T1; IL168008A; EP1558415B1; EP1558415A2; MXPA05004851A; US20060024191A1

Abstract

冶金粉末（２６０）を用いてグリーン部品（１１０）が製造され、冶金粉末を楕円形状のコアロッド（２３５）のまわりに配置することによってグリーン部品内に開口部（２５）が付与される、切削インサート（１０）をクロスホール成形する方法および装置が開示されている。一軸プレス移動を伴うプレス（２００）を用いて、空洞（２１０）内にコアロッドが配置され、かつ冶金粉末がコアロッドのまわりに配置され、そしてその後で圧縮されてグリーン部品を形成する。本発明は、このような処理を利用して形成された物品およびこのようなインサートを製作するために用いられる一軸プレスにも関する。

Description

本発明は、インサートを作製するために粉末をプレスする分野に関する。

粉末冶金が、伝統的な鋳造加工技術に対して実行可能な代替技術となっている。粉末冶金法では、一つ以上の粉末金属および／またはセラミックスが、揮散性バインダを入れてまたは入れずに、型に加えられ、通常２０〜８０トン／平方インチの範囲の高圧で押し固められる。その押し固められた部品は、「グリーン部品」として型から放出される。このグリーン部品は次に、通常１１００^oＣ〜１９５０^oＣの温度で動作する炉で焼結される。焼結温度は、粉末混合物の組成で決まる。例えば、超硬合金およびサーメットは通常１３５０^oＣ〜１４５０^oＣで焼結され、セラミックスは通常１５００^oＣ〜１９５０^oＣで焼結さる。この焼結処理は、事実上、個々の粉末粒子を全て融着させて、相当な機械的強度を有し、多孔率がほとんど無い固体質量にする。粉末冶金処理は、任意の種類の粉末で部品を作製するために一般に使用することができ、焼結温度は主として各種類の粉末の融点によって決まる。粉末冶金部品は、従来の鋳造または機械加工部品に対して、幾つかの大きな利点がある。粉末冶金部品は、従来の製造で必要とされる研削の多くを不要にする非常に複雑な特徴を伴って成形することができる。粉末冶金部品は、多くの機械加工表面に対して許容範囲の精度レベルであるところの、約１０００分の４または５インチの公差で成形することができる。それより厳しい公差を必要とする表面は、ほんの僅かな量の表面材料を除去するだけで良いから、迅速にかつ用に研削することができる。粉末冶金部品の表面は非常に滑らかで、軸受面に適した優れた仕上げを提供する。

粉末冶金処理はまた、他の処理に比較して、非常に効率的である。粉末冶金処理では通常、寸法や複雑さの程度に応じて、一時間に２００〜２０００個を製造することができる。型は通常、磨耗して交換を必要とする前に、数千時間使用することができる。型に入る粉末の殆ど全てが完成品の一部となるから、粉末冶金処理では約９７％の材料効率を有する。焼結時には、粉末顆粒を溶融させうる温度にグリーン部品を加熱しさえすればよい。この温度は通常、粉末の融点よりもはるかに低いので、焼結はそれに匹敵する鋳造処理よりもエネルギー効率が相当に高い。

粉末冶金部品は多くの利点を有するが、粉末冶金部品の製作には幾つかの欠点がある。粉末冶金部品は、成形装置によって生成される大きい対向力を介して得られる高い圧力で成形される。これらの力は、成形軸にそった対向垂直方向に前後運動をする型要素によって加えられる。それによって製造される粉末冶金部品は、従前には必然的に「垂直」輪郭を有していた。型要素は対向垂直方向に前後運動をするから、横断面の特徴、すなわち穴、溝、アンダーカット、クロスカットあるいはねじ山を形成された粉末冶金部品は、離型を妨げることになり、したがって、これらの特徴はグリーン部品にはプレス形成されないことになる。このような輪郭特徴は、部品のコストを大幅に引き上げることになる２次的な加工ステップを必要とし、粉末冶金を用いて部品を製造するための経済的な阻害要因となる。

粉末プレス成形技法を用いて、切削インサートに端ぐりを有するまたは有しない貫通穴を効果的に賦与できる方法および装置が所望されている。

本発明は、一軸プレス移動を伴うプレスを用いて、開口部を有する物品を製造する方法に関し、この物品は焼結されるものであり、プレスは成形軸に沿って貫通した空洞を有したダイスを有する。上部ラムと下部ラムは、圧縮領域を画成するために、空洞内で成形軸に沿って独立に可動である。ダイスは、成形軸と直交する方向において圧縮領域で空洞を通じてコア穴内に挿入可能な着脱自在のコアロッドを有する。この方法は、ａ）コア穴の下方において空洞内に下部ラムを配置しかつ空洞の外側に上部ラムを配置する工程と、ｂ）着脱自在のコアロッドをコア穴を通じて空洞内に配置する工程と、ｃ）対向した側部を有する粉末層を形成するために所定量の冶金粉末を空洞に充填する工程と、ｄ）焼結後の開口部の位置を制御するために冶金粉末をコアロッドのまわりに配置する工程と、ｅ）冶金粉末をコアロッドのまわりで均一に圧縮してグリーン部品を作製するために、成形軸に沿って冶金粉末に対して上部ラムを下方に移動し、そして下部ラムを上方に移動して、グリーン部品が頂部と底部およびそれらの間の側部を有しかつグリーン部品が成形軸に平行で大幅を有する長軸と、成形軸に直交していて小幅を有する短軸を有し、焼結されて切削インサートとなされるように形成される工程と、ｆ）グリーン部品の減圧を許容するように所定の程度だけ上部ラムと下部ラムを後退させる工程と、ｇ）空洞内からコアロッドを後退させる工程と、ｈ）ダイスからグリーン部品を取り出す工程とを含む。

本発明はまた、開口部を有した物品であり、成形軸に沿って貫通した空洞を有したダイスを有し、圧縮領域を画成するために上部ラムと下部ラムが空洞内で成形軸に沿って独立に移動可能であり、さらに着脱自在のコアロッドが成形軸に直交する方向に圧縮領域における空洞を通じてコア穴内に挿入可能である一軸プレス移動を用いて形成され、さらに前記の段落に記載された工程によって形成される物品に関する。

本発明はまた、成形軸に沿って貫通して延長する空洞を有したダイスを有しており、圧縮領域を画成するように上部ラムと下部ラムが空洞内で成形軸に沿って可動である、グリーン部品を形成するための一軸プレスに関する。着脱自在のコアロッドが、成形軸に直交する方向に圧縮領域において空洞を貫通するコア穴を画成するように挿入可能であり、このコアロッドは長手方向軸線を有しており、かつリーン部品内に非円形の開口部を付与する非円形の断面を有してグリーン部品が焼結された時の開口部の収縮に適応するための軸を含んでいる。

最後に、本発明は、圧縮された冶金粉末で構成された物品であって、第１の横壁、対向する第２の横壁、およびそれらの横壁の間の隣接した第１の端壁および対向した第２の端壁を有した体部分を有しており、第１の横壁と第２の横壁が物品の深さを画成し、周壁を有した開口部が物品の深さを貫通した軸線を中心として延長しており、その軸線に直交する平面内で周壁のまわりに型割線が延長し、かつ物品が焼結されて切削インサートとなされるグリーン部品の形状となされた、圧縮された冶金粉末で構成された物品に関する。

図１は、この場合には焼結作業の後における切削インサート１０である物品の斜視図であり、図２は正面図である。切削インサート１は、第１の横壁１２、対向した第２の横壁１４、そしてそれらの横壁の間における隣接した第１の端壁１８および対向した第２の端壁２２を有する体部分１１を有している。体部分は、頂部１６および底部２０を有している。壁と頂部との交差部分には切削刃２３が存在している。第１の横壁１２と第２の横壁の間の距離が、この物品の深さを画成している。周壁２７を有する中央開口部２５は中心軸３０を中心にしてインサート１０を深さ方向に貫通している。後述するプレス成形作業の結果として、周壁２７のまわりには型割線３５が延長している。型割線３５は、中心軸３０に直交する平面４０内で周壁のまわりに延長していていてもよい。上記の開口部を中心開口部と呼んだが、その開口部は中心に位置していなくて、垂直方向および水平方向のうちの一方向または双方向に中心から変位してもよいことが分かるであろう。

切削インサート１０は、プレスの成形軸（図示せず）と平行で大幅Ｗ１を有する長軸７０と、成形軸と直交していて小幅Ｗ２を有する短軸を有する。

切削インサート１０は、削り屑処理機構５０を有していてもよい。１つの例では、その削り屑処理機構５０は、下方に、切削刃２３から離れる方向に延長したすくい面５２と、プラトー５６まで上方にそしてすくい面５２から離れる方向に延長して、削り屑処理を促進する中断通路を画成しているプラトー壁５４とで構成されている。これらの削り屑処理機構は一般に、後述するプレスの成形軸と直交する平面領域に凹設されている。グリーン部品の頂部１６上の特徴を中心に説明したが、同様のまたは同一の特徴がグレーン部品１１０の底部１８に存在していても良いことが分かるであろう。

以上において説明したものは、焼結後の切削インサート１０である。焼結した切削インサート１０の形成は、圧縮した冶金粉末よりなるグリーン部品で始まり、その冶金粉末は、焼結温度に加熱すると、研磨素材をその上に残している、または残していない切削インサート１０の寸法および形状に緻密化しかつ収縮する。例えば、冶金粉末は、炭化アングステン粉末、コバルト粉末、および揮散性バインダーを混合された固溶体カーバイド粉末でありうる。

グリーン部品の体部分内における圧縮が不均一である結果として、切削インサートの形状へのグリーン部品の収縮も均一ではない。
これは、プレス・ラムの移動方向に直交する方向における軸を有するインサート内に開口部が存在するときに特に重要である。特に、焼結時における開口部の収縮率は、大きい圧縮が生じた方向のほうが大きい。グリーン部品が超硬炭化タングステンで構成された場合のようなある種の状況では、焼結後の開口部と端ぐりの収縮率は、成形軸と直交する水平方向では約１．１８であり、成形軸と平行な垂直方向では１．２２である。これがため、切削インサートに円形穴が所望される場合には、未焼結のグリーン部品の穴は非円形でなければならない。プレス圧力が異なれば、これらの収縮率も変化することが分かるであろう。

図４および５を参照すると、焼結して切削インサート（図１）にする前のグリーン部品１１０の斜視図および正面図が示されている。説明のために、特に指定しない限り、グリーン部品１１０に関して用いられる参照番号は、切削インサート１０に対して用いられているものに１００を加えたのと同じにする。

グリーン部品１１０は、第１の横壁１１２、対向した第２の横壁１１４、それらの横壁の間における隣接した第１の端壁１１８および対向した第２の端壁１２２を有した体部分１１１を有している。この体部分は頂部１１６と底部１２０を有している。壁１１２、１１４、１１８、１２２と頂部との交差部が切削刃１２３である。第１の横壁１１２と第２の横壁１１４の間の距離Ｄ２がグリーン部品１１０の深さを画定している。周壁１２７を有した中央開口部１２５は、中心軸１３０を中心にしてグリーン部品１１０の深さＤ２を貫通している。成形操作の結果として、型割線１３５が周壁１２７のまわりに延長している。型割線１３５は、中心軸１３０に垂直な平面１４０内で周壁１２７のまわりに延長している。

成形軸に平行で大幅Ｗ３を有する長軸１７０と、成形軸に直交していて小幅Ｗ４を有する短軸１８０を有している。

焼結時に、グリーン部品１１０全体が収縮するので、グリーン部品１１０は、その収縮を考慮して特別な形状になされなければならない。特に、中央開口部１２５は、焼結後にこの開口部１２５が所望の最終形状に係合するような形状になされなければならない。図１に示されているように、中央開口部２５のこのような最終形状の１つが円形である。

円形の形状を有する中央開口部２５を設けるためには、グリーン部品１１０の中央開口部１２５は非円形の形状を有する必要がる。図４および５に示されているように、中央開口部１２５のその非円形の形状は、楕円形であればよく、さらに詳細には、半円形の形状の第１の端部１４５および第２の端部１４７を有し、それらが略直線状の形状を有する第１の側部１４９および第２の側部１５１に連結している楕円形のレーストラック状の形状をなしていればよい。このような構成は、焼結後に、円形の形状を有する中央開口部１２５を生成するために示されたものである。

図１−３に示されているように、切削インサート１０は、傾斜した端ぐり４２を有した中央開口部２５を有する。この傾斜した端ぐり４２は中央開口部２５の形状に係合しており、したがって、グリーン部品１１０の端ぐり１４２（図５）は、楕円状の中央開口部１２５に類似した形状に形成されなければならない。

これまで説明してきたのは、楕円形の形状の中央開口部１２５を有したグリーン部品１１０を焼結して形成される円形の形状を有した中央開口部２５を有する切削インサート１０である。焼結された切削インサートにおける開口部２５（図１）が円形である必要がない場合や、あるいは上述のように、中央に配置される必要がない場合がある。これらの場合には、グリーン部品はそれに応じて形成されることが分かるであろう。このようなグリーン部品を作製するためのプレス、およびそのようなプレスを利用した方法について次に説明する。

図６は、本発明に従ってグリーン部品を作製するために用いられるプレス２００の断面図を示している。このプレス２００は、成形軸２１５に沿って貫通した空洞２１０を有したダイス２０５を有しており、その空洞内で上部ラム２２０と下部ラム２２５が独立に移動して圧縮領域２３０を画成するようになされている。着脱自在のコアロッド２３５は、成形軸２１５と直交する方向に圧縮領域２３０の空洞２１０を通じてコア穴２４０内に挿入可能である。コアロッド２３５は、成形軸２１５に対して横方向のそれ自体の長手方向軸２４５を有している。コアロッド２３５は、グリーン部品１１０（図５）内に非円形の穴を与えるための非円形の断面を有する軸２５０（図６には示されていない）で構成されている。

図７Ａ−７Ｆは、グリーン部品１１０を製造するための本発明の１つの実施形態による工程を示している。特に、図７Ａは、中央開口部１２５を有した図５に示されているグリーン部品１１０に類似した物品を製造する方法に関連した１つの工程である。この物品は、一軸成形運動を有するプレスを用いて製造される。

図７では、下部ラム２２５がコア穴２４０の下方の空洞２１０内に配置され、上部ラム２２０は空洞２１０の外側に配置される。着脱自在のコアロッド２３５が次に空洞２１０のコア穴２４０に挿通される。対向側部２７０、２７２を有した粉末層２６５を形成するために、所定の量の冶金粉末２６０が空洞２１０に充填される。冶金粉末２６０は、焼結後の中央開口部（図１）の位置を制御するために、コアロッド２３５のまわりに配置される。粉末２６０の位置は、下部ラムのＡＮＤ／ＯＲの上昇を通じて上方または下方へのダイス２０５の移動が得られる。一般に、粉末２６０は、焼結後に、開口部２５（図１）が切削インサートの幾何学的中心にあるように位置決めされるであろう。しかし、所望される場合には、粉末２６０を幾何学的中心の側に配置することによってあるいはコアロッド２３５をオフセット位置に移動させることによってダイスをコアロッドの穴の軸心が成形軸から変位されるように変更することによって、開口部２５は、幾何学的中心の上、下または側部に変位されうる。

図７Ｂを参照すると、空洞２１０に冶金粉末２６０を充填する工程に続いて、ダイス２０５が上部ラム２２０および下部ラム２２５に対して上下に移動され、空洞内２１０内に冶金粉末２６０を実質的に均一に分布する。

冶金粉末２６０をコアロッド２３５のまわりに配置する工程は、図７Ｃに示されているように、冶金粉末２６０をコアロッド２３５のまわりにセンターリングすることよりなる。

図７Ｄを参照すると、冶金粉末２６０に対して上部ラム２２０は下方に移動され、下部ラム２２５は上方に移動されて、冶金粉末２６０をコアロッド２６０のまわりで圧縮してグリーン部品１１０（図５）を製作する。上部ラム２２０と下部ラム２２５は、状況に応じて、グリーン部品を圧縮するために等しい距離だけまたは異なる距離だけ移動されうる。これまで説明した方法は、ダイス２０５の空洞内で係合する第１のセグメント２３７および第２のセグメント２３９で構成された分割コアロッド２３５を利用する。粉末２６０がコアロッド２３５に対して圧縮されると、第１のセグメント２３７と第２のセグメント２３９が係合する点における不連続２３６により、グリーン部品１１０の開口部１２５内に型割線１３５（図５）が付けられることになる。この特徴は、本発明に従い一軸クロスホール・プレスを用いて製作される切削インサートに独特のものである。

冶金粉末２６０が圧縮されると、上部ラム２２０と下部ラム２２５が、図７Ｅに示されているように、グリーン部品１１０の減圧を許容するために所定量だけ後退される。

図７Ｆにおいて、コアロッド２３５が空洞２１０内部から後退されて、中央開口部１２５を貫通したコアロッド２３５によって捕捉保持されなくなる。この時点で、グリーン部品１１０が、図７Ｆに示されているように、ダイス２０５から放出される。グリーン部品１１０をダイス２０５から放出するためには、上部ラム２２０が空洞２１０から完全に後退され、そして下部ラム２２５は、グリーン部品１１０がダイス２０５から放出されるまで先進される。上部ラム２２０と下部ラム２２５とは同時に移動してもよく、あるいは消耗の動作条件に応じて順次に移動してもよい。

図８は、図７Ａにおける矢印ＶＩＩＩ−ＶＩＩＩに沿ったダイス２０５の上面図を示している。ダイス２０５の空洞２１０は矩形状であり、これは減圧および焼結の前のグリーン部品１１０（図４）の形状であることが明らかである。

これらの処理の全体を通じて、コアロッド２３５は、グリーン部品１１０を画成するように空洞２１０内で係合する２つの半体を有したスプリットタイプのコアロッド２３５として示されていることが分かるであろう。図９を参照すると、着脱自在のコアロッド２３５は、コアロッド２３５が係合可能な第１セグメント２３７と第２セグメント２３９を有しており、着脱自在のコアロッド２３５をコア穴２４０を通じて空洞２１０内に入れ込む工程が、係合可能な第１セグメント２３７をダイス２０５の一側から空洞２１０に移動させ、そして係合可能な第２セグメント２３９をダイス２０５の他側から空洞２１０内に移動させて２つのセグメントを空洞２１０内で係合させることよりなるスプリットピンタイプであってもよい。コアロッド２３５の係合可能なセグメント２３７、２３９は、空洞２１０内に移動されて、空洞２１０の成形軸２１５に沿って互いに接触しうる。図１２に図示しかつ後述するように、コアロッドセグメント２３７、２３９は成形軸２１５沿った位置以外の位置で係合することも可能である。

前述のように、グリーン部品１１０（図４）の焼結時の収縮は、切削刃（図１）の横断方向には均一でないので、冶金粉末２６０を圧縮するために上部ラム２２０を下方に、下部ラム」２２５を上方に移動させる工程は、グリーン部品１１０の中央穴１２５（図５）を非円形の形状に形成することで構成され、グリーン部品１１０が焼結されると、開口部１２５は成形軸２１５に直交する方向におけるよりも成形軸２１５に沿って、より大きい割合で収縮するようになされている。好ましい実施形態では、非円形の形状１２５は楕円形のレーストラックであり、その結果生じる焼結された形状は円であるが、非円形の形状としては、所望の焼結済み形状に応じて、任意の個数の異なる形状がありうることが分かるであろう。

冶金粉末２６０を圧縮するために上部ラム２２０を下方にそして下部ラム２２５を上方に移動する工程は、粉末層２６５の少なくとも１つの側部２７０（図７Ａ）に中央開口部１２５と同軸の端ぐり１４２（図５）を形成することをさらに含んでいてもよい。さらに、冶金粉末２６０を圧縮するために上部ラム２２０を下方にそして下部ラム２２５を上方に移動する工程は、図４に示されているように、グリーン部品１１０の少なくとも１つの縁部１１６に削り屑処理機構１５０を付与することを含んでいてもよい。１つの例では、削り屑処理機構１５０は、下方にそして切削刃１２３からはなる方向に延長したすくい面１５２と、プラトー１５６までかつすくい面１５２から離れる方向に延長して削り屑処理を促進する中断された通路を画成するプラトー壁１５４で構成されうる。これを達成するために、上部ラム２２０および／または下部ラム２２５が、これらの削り屑処理機構またはグリーン部材に付与されうる他の機構１５０の輪郭と相補性をなす面を有していなければならない。

最後に、グリーン部品が形成された後で、この部品は焼結され、それによって切削インサートが作製されるように意図されていることが理解されるであろう。

これまでに説明したのは、焼結して切削インサートになるグリーン部品を作製する方法であり、この方法で形成される物品も新規であると考えられている。他の従来から製造されているインサートと異なり、本発明によって製造されるインサートは、それを貫通する中央開口部の壁に型割線を有することになる。

材料の流れによって生ずる磨耗を軽減するための本発明による中央送り体部分２０の容量は、バーが互いに隣接して配置される間隔のよってのみ影響されるものではない。材料の流れによる磨耗を軽減するための本発明による中央送り体部分２０の有効性は、中央送り体部分における硬質材バー５０間の間隔、ならびに中央送り体部分２０に対向する、その上におけるおよびその周りにおける材料の流れの入射角およびばー５０の合金組成に関連する中央送り体部分２０上のバー５０のデザイン、個数、形状、構成および位置を一部とした関数である。また、バーに使用される硬質材組成は、インペラ・シューまたは中央送り体部分の全体で均一である必要はないことが理解されるであろう。シュー１４または中央送り体部分２０上にバーが配置されている。本発明の重要な特徴は、コアロッド２３５の設計および動作である。図９は、第１のセグメント２３７と、コア穴の長手方向軸２４５に沿ってコア穴２４０内で可動な第２のセグメント２３９を有するスプリットコアロッド２３５を示している。空洞２１０の領域内のコアロッド２３５は、図５に示されている中央開口部１２５の断面形状と同じ断面形状を有している。図１０に示されているこの断面領域は、楕円状の形状を有しており、さらに詳細には、第１の端部３０５と、半円形状を有しかつそれら間を連結する第１の直線側部３０９および第２の直線側部を有する第２の端部で構成されうる。コアロッド２３５は、大幅Ｗ５を有する成形軸に平行な長軸２９５を有し、かつ小幅Ｗ６を有する成形軸２１５に直交する短軸２９７を有する。

図１１は、コアロッド２３５の軸２５０は、ダイス２０５内にコアロッド２３５を適切に配向するためにダイス２０５内のチャンネル３２０と整列したケイー３１５を有しうることを示すために図９に示されたコアロッド２３５の断面図を示している。

図９を参照すれば、第１のセグメント２３７および第２のセグメント２３９はそれぞれ、連続したコアロッド（図示せず）を形成するために係合する相補性の端部２５１、２５５を有する。第１のセグメント２３７の端部２５１は湾曲した凹部２５２を有しており、第２のセグメント２３９の端部２５５は、凹２５２と係合する相補性の湾曲突起２５７を有する。第１のセグメント２３７はまた、凹部を包囲した周辺平面リング２５３を有しているが、第２のセグメント２３９は、突起２５７を包囲した相補性の周辺平面リング２５９を有していて、平面リング２５３、２５９が互いに係合して接触するようになされている。

他の実施例では、図１２および１３に示されているように、コアロッドの第１のセグメント２３７の端部２５１は、壁２６７によって包囲されて空洞輪郭２７１を画成する中央空洞２６２を有する。コアロッドの第２のセグメント２３９の端部２５５は，空洞輪郭２７１の形状をしているが、第２のセグメント２３９が第１のセグメント２３７内に嵌入するように減寸された突起２８０を有している。第１のセグメント２３７の端部２５１は、この第１のセグメント２３７と第２のセグメント２３９との間の接触を促進するための凹面２７５を有する。

図１３は、図１２における円で囲まれた領域の拡大断面を示しており、第１のセグメント２３７の端部２５１が第２のセグメントの端部２５５に係合する態様を強調している。コアロッドの第２のセグメント２３９の突起２８０は中心軸２４５を中心とした外壁２８５を有し、その壁２８５は、第１のセグメント２３７の空洞２６２との係合を促進するためのコアロッドの長手方向軸線２４５に対して１−２０^oの間のテーパＴを有する。

これまで説明したように、コアロッド２３５は２つの係合する部分で構成されているが、コアロッド２３５は空洞２１０を貫通しうる単一のセグメントであってもよいことが分かるであろう。しかし、コアロッド２３５がグリーン部品１１０を釈放するのに十分なだけ後退されうるようにダイス２０５の側部に間隙が存在していなければならない。

図１に戻ると、完成した切削インサート１０は、図５におけるグリーン部品１１０の端ぐりに対応した端ぐり４２を有している。端ぐり１４２は、グリーン部品１１０の端ぐり１４２の形状に対応した端ぐり部分２９０（図９）によってグリーン部品１１０に付与された。端ぐりがインサートの両側で所望される場合には、コアロッド２３５の反対側に対向する端ぐり部分２９２（図９）を設ければよい。

前述のように、本発明に従って作製され、空洞２１０内で互いに接触する２つの部分を有するコアロッド２３５を利用した任意の物品は、図４に示されているように、型割線１３５を有しているであろう。この型割線１３５は焼結の前に除去することができるが、それでも、この型割線１３５は成形処理の結果として存在する。さらに、型割線１３５がグリーン部品から除去されなくても、型割線２５（図１）が焼結された物品に残ることになる。

本発明の特定の実施形態について詳細に説明したが、これらの詳細に対しての種々の修正や代替が本明細書の全体の教示をもとにして開発されうることが当業者には理解されるであろう。ここで説明された、ここでの好ましい実施形態は、単に例示のためのものであり、特許請求の範囲の全体の広さとそれの任意のおよび全ての均等物を与えられるべき本発明の範囲を限定するものではない。

本発明の方法および装置に従って製造されかつ切削インサートを形成するために焼結されたグリーン部品の斜視図である。図１に示された切削インサートの正面図である。図１の線ＩＩＩ−ＩＩＩに沿った断面図である。本発明の方法および装置に従って製造された未焼結のグリーン部品の斜視図である。図４に示された未焼結のグリーンフォームの正面図である。本発明によるダイス・プレスの部品の概略図である。本発明に従ってグリーン部品を形成するためのダイス部品位置のシーケンスを示す。図７Ａの線ＶＩＩＩ−ＶＩＩＩに沿ったダイスの図である。本発明の１つの実施形態によるコアロッドの輪郭を示すダイスの断面図である。図９の線Ｘ−Ｘに沿った断面図である。図９の線ＸＩ−ＸＩに沿った断面図である。本発明の他の実施形態によるコアロッドの輪郭を示すダイスの断面図である。コアロッド部品を閉鎖位置にした図１２の円で囲まれた領域の拡大図である。

Claims

一軸プレス運動を伴うプレスを用いて、開口部を有する物品を製造する方法であり、前記物品は焼結されるものであり、プレスは成形軸に沿って貫通した空洞を有したダイスを有する。上部ラムと下部ラムは、圧縮領域を画成するために、空洞内で成形軸に沿って独立に可動であり、ダイスは、成形軸と直交する方向において圧縮領域で空洞を通じてコア穴内に挿入可能な着脱自在のコアロッドを有する、開口部を有する物品を製造する方法であって、
ａ）コア穴の下方において空洞内に下部ラムを配置しかつ空洞の外側に上部ラムを配置する工程と、
ｂ）着脱自在のコアロッドをコア穴を通じて空洞内に配置する工程と、
ｃ）対向した側部を有する粉末層を形成するために所定量の冶金粉末を空洞に充填する工程と、
ｄ）焼結後の開口部の位置を制御するために冶金粉末をコアロッドのまわりに配置する工程と、
ｅ）冶金粉末をコアロッドのまわりで均一に圧縮してグリーン部品を作製するために、成形軸に沿って冶金粉末に対して上部ラムを下方に移動し、そして下部ラムを上方に移動して、グリーン部品が頂部と底部およびそれらの間の側部を有しかつグリーン部品が成形軸に平行で大幅を有する長軸と、成形軸に直交していて小幅を有する短軸を有し、焼結されて切削インサートとなされるように形成される工程と、
ｆ）グリーン部品の減圧を許容するように所定の程度だけ上部ラムと下部ラムを後退させる工程と、
ｇ）空洞内からコアロッドを後退させる工程と、
ｈ）ダイスからグリーン部品を取り出す工程とを含む、開口部を有する物品を製造する方法。
着脱自在のコアロッドは係合可能な第１および第２のセグメントを有しており、着脱自在のコアロッドをコア穴を通じて空洞内に配置する工程は、ダイスの一側から空洞内に係合可能な第１のセグメントを入れ込みかつダイスの他の側から空洞内に係合可能な第２のセグメントを入れ込んで、２つのセグメントを空洞内で遭遇させることよりなる、請求項１に記載の方法。
コアロッドの係合可能なセグメントが空洞内に移動されて空洞の成形軸に沿って互いに接触するようになされた請求項２に記載の方法。
空洞に充填する工程に続いて、上部ラムおよび下部ラムに対してダイスを上下に移動させて空洞内に粉末を実質的に均一に分布させる工程をさらに含む、請求項１による方法。
冶金粉末をコアロッドのまわりに配置する工程は、冶金粉末ヲコアロッドのまわりに中心づけることで構成される請求項１に記載の方法。
上部ラムを下方に、下部ラムを上方に移動する工程は、上部ラムを下方に、下部ラムを上方に等しい程度だけ移動させることよりなる請求項１による方法。
ダイスからグリーン部品を放出する工程は、上部トップを空洞から完全に後退させ、かつグリーン部品がダイスから放出されるまで下部ラムを前進させることで構成されている請求項１による方法。
上部ラムと下部ラムとが同時に移動する請求項７に記載の方法。
上部ラムと下部ラムとが順時的に移動する請求項７による方法。
粉末を圧縮するために上部ラムを下方にそして下部ラムを上方に移動させる工程は、グリーン部品の開口部を非円形の形状に形成して、グリーン部品が焼成された場合に、開口部が成形軸に直交する方向よりも成形軸に平行な方向により大きく収縮するようにすることよりなる請求項１による方法。
グリーン部品は、成形軸に平行な長軸に沿って長幅を有し、かつ成形軸に直交する短軸に沿って小幅を有して、焼成された場合に、グリーン部品が収縮しかつ開口部が変形して所定の最終形状となるようにする請求項１０による方法。
非円形形状が、成形軸と平行な２つの対向直線セグメントと、直線セグメントの端部を連結した２つの対向半円を有する楕円形のレーストラックである請求項１１による方法。
非円形の形状が、焼結後に、変形されて円形となる請求項１２による方法。
粉末を圧縮するために上部ラムを下方に、下部ラムを上方に移動させる工程が、開口部と同軸状の端ぐりを粉末層の少なくとも一側に形成することをさらに含む請求項１による方法。
粉末を圧縮するために上部ラムを下方に、下部ラムを上方に移動させる工程が、グリーン部品の少なくとも頂部に削り屑処理機構を付与することをさらに含む請求項１による方法。
削り屑処理機構は、下方にかつ切削刃から離れる方向に延長したすくい面と、上方にかつすくい面から離れる方向に延長して削り屑処理を促進する中断された通路を画成するプラトー壁とで構成されている請求項１５による方法。
グリーン部品を焼成して切削インサートを形成する工程をさらに含む請求項１による方法。
開口部を有した物品であり、成形軸に沿って貫通した空洞を有したダイスを有し、圧縮領域を画成するために上部ラムと下部ラムが空洞内で成形軸に沿って独立に移動可能であり、さらに着脱自在のコアロッドが成形軸に直交する方向に圧縮領域における空洞を通じてコア穴内に挿入可能である一軸プレス運動を用いて形成される物品であって、
ａ）コア穴の下方において空洞内に下部ラムを配置しかつ空洞の外側に上部ラムを配置する工程と、
ｂ）着脱自在のコアロッドをコア穴を通じて空洞内に配置する工程と、
ｃ）対向した側部を有する粉末層を形成するために所定量の冶金粉末を空洞に充填する工程と、
ｄ）焼結後の開口部の位置を制御するために冶金粉末をコアロッドのまわりに配置する工程と、
ｅ）冶金粉末をコアロッドのまわりで均一に圧縮して、頂部と底部およびそれら間に形成された壁を有し、焼結されて切削インサートとなされるグリーン部品を作製するために冶金粉末に対して成形軸に沿って上部ラムを下方に移動し下部ラムを上方に移動する工程であって、グリーン部品がダイスの成形軸と直交した長手方向軸線を有した開口部を有する工程と、
ｆ）グリーン部品の減圧を許容するように所定の程度だけ上部ラムと下部ラムを後退させる工程と、
ｇ）空洞内からコアロッドを後退させる工程と、
ｈ）ダイスからグリーン部品を取り出す工程とによって形成される、開口部を有する物品。
開口部がグリーン部品内の中心に位置づけられる請求項１８による物品。
上部ラムを下方に移動し、下部ラムを上方に移動する工程が、グリーン部品の頂部および底部の一方または双方に削り屑処理機構を付与することを含む請求項１８による物品。
削り屑処理機構が、下方にかつ切削刃から離れる方向に延長したすくい面と、上方にかつすくい面から離れる方向に延長して、削り屑処理を促進する中断された通路を画成するプラトー壁とで構成されている請求項２０による物品。
削り屑処理機構が、成形軸に直交する平面領域内に全体として凹設されている請求項２０による物品。
グリーン部品を焼結して切削インサートを形成する他の工程を含む請求項１８による物品。
上部ラムを下方に移動し、下部ラムを上方に移動する工程が、グリーン部品の頂部および底部の一方または双方に削り屑処理機構を付与することを含む請求項２３による物品。
削り屑処理機構が、下方にかつ切削刃から離れる方向に延長したすくい面と、上方にかつすくい面から離れる方向に延長して、削り屑処理を促進する中断された通路を画成するプラトー壁とで構成されている請求項２４による物品。
削り屑処理機構が、成形軸に直交する平面領域内に全体として凹設されている請求項２４による物品。
圧縮された冶金粉末からグリーン部品を形成するための一軸プレスであって、成形軸に沿って貫通した空洞を有したダイスを有し、圧縮領域を画成するために上部ラムと下部ラムが空洞内で成形軸に沿って独立に移動可能であり、さらに着脱自在のコアロッドが成形軸に直交する方向に圧縮領域における空洞を通じてコア穴を画成するために挿入可能であり、コアロッドが長手方向の軸線を有しかつ開口部の収縮に適応するためにグリーン部品内に非円形の開口部を付与するための非円形断面を有する軸を含んだ一軸プレス。
コアロッドが、成形軸に平行な長軸および大幅を有し、かつ小幅を有する成形軸に直交する短軸を有する断面形状を有している請求項２７による一軸プレス。
コアロッドが、半円形端部によって連結された２つの真っ直ぐな側部を有した楕円形の断面形状を有し、真っ直ぐな側部がコアロッドの長軸と平行である請求項２８による一軸プレス。
コアロッドの真っ直ぐな側部が成形軸と平行となるように整列されている請求項２９による一軸プレス。
コアロッドが、連続なコアロッドを形成するように合う相補性の端部をそれぞれ有する第１のセグメントおよび第２のセグメントで構成されている請求項２７による一軸プレス。
第１のセグメントが湾曲した凹部を有して端部を有し、かつ第２のセグメントが凹部と係合する相補性の湾曲した突起を有する請求項３１による一軸プレス。
第１のセグメントが凹部を包囲した周辺平面リングを有し、かつ第２のセグメントが突起を包囲する相補性の周辺平面リングを有しており、それらの平面リングが合って互いに接触する請求項３２による一軸プレス。
コアロッドが空洞を貫通して延長しうる単一のセグメントである請求項２７による一軸プレス。
ロッドの一部分がグリーン部品の側部内に端ぐりを付与するための拡大したセグメントを有する請求項２７による一軸プレス。
コアロッドの軸がダイス内にコアロッドを適切に配向するためにダイス内に長手方向軸線に沿ってキーづけされる請求項２７による一軸プレス。
圧縮された冶金粉末で構成された物品であって、第１の横壁、対向する第２の横壁、およびそれらの横壁の間の隣接した第１の端壁および対向した第２の端壁を有した体部分を有しており、第１の横壁と第２の横壁が物品の深さを画成し、周壁を有した開口部が物品の深さを貫通した軸線を中心として延長しており、その軸線に直交する平面内で周壁のまわりに型割線が延長し、かつ物品が焼結されて切削インサートとなされるグリーン部品の形状となされた、圧縮された冶金粉末で構成された物品。
開口部がグリーン部品内の中心に位置決めされた請求項３７による物品。
グリーン部品から焼結された切削インサートである請求項３７による物品。